Mdr-C-Tutorial

主题

环境 ​

1. 翻译环境与执行环境 ​

C 语言将一个程序的处理和运行划分在两个不同的环境中：翻译环境（Translation Environment）与执行环境（Execution Environment）。

1. 翻译环境（编译阶段：静态检查） ​

  • 职责：负责把人写好的 C 源代码，经过预处理、编译、汇编和链接，最终翻译成机器能够识别的二进制可执行文件。
  • 编译器的角色：此时编译器只进行静态检查，包括语法是否正确、类型是否匹配、静态约束是否被违反等。
  • 局限性：编译器无法预测运行时的具体数据。

2. 执行环境（运行阶段：动态表现） ​

  • 职责：目标程序在目标平台上执行。
    • 在宿主环境（有操作系统，如 Linux、Windows）中，程序由操作系统加载并运行。
    • 在独立环境（无操作系统，如单片机裸机、内核开发）中，程序直接在硬件上复位并运行。
  • 运行时的表现：此时程序开始产生动态行为，例如与用户进行输入输出（I/O）交互、向系统申请动态内存、进行多线程调度等。
  • 错误的发生：很多问题只有在程序跑起来、数据真正流动时才会暴露出来。

2. 宿主实现与独立实现 ​

C 语言中，实现是一套特定的软件，它在特定的翻译环境下运行（并受特定控制选项影响），执行程序的翻译工作，并支持函数在特定的执行环境中执行。通常指编译器 + 标准库 + 目标运行平台。在宿主实现 (Hosted Implementation) 中，有操作系统支持（比如你现在学 C 语言使用的编译器，还有你电脑上搭载的操作系统）；在独立实现 (Freestanding Implementation) 中，则没有。

1. 宿主实现 ​

只要你写的是一个严格符合 C 标准的程序，宿主实现就必须无条件接受并成功运行它。此时，你可以畅通无阻地使用所有的 C 标准库，比如写 printf、用 malloc。

PS：我相信几乎所有读者使用的都是宿主实现。

2. 独立实现 ​

由于独立环境没有操作系统支持，它无法提供像 printf（需要文件系统和屏幕驱动）或 malloc（需要复杂的系统内存管理）这样的高级功能。

但只要你写的程序足够简单（只依赖标准库当中的一小部分），那么独立实现也得保证必须能够成功编译并运行它。

可通过以下方式判断使用的是何种实现：宿主实现输出 1，独立实现输出 0。

c
#include <stdio.h>

int main(void) {
#ifdef __STDC_HOSTED__
    printf("__STDC_HOSTED__ = %d\n", __STDC_HOSTED__);
#endif
    return 0;
}

可能的输出（示例）：

bash

1

当输出为 1 时，表示按宿主环境处理；为 0 时，表示独立环境。这个宏不能替代完整平台文档，但可以作为源码中的清晰分支条件。